Integrated assessment of the environmental hazard level of technologies of drilling and blasting operations with using emulsion explosives in quarries

Purpose. Adaptation of the “unified method of quantitative and qualitative assessment of the level of environmental hazard of the operation of industrial enterprises, facilities and introduced technologies in the field of production and ecology” to the technologies of drilling and blasting operations in quarries for extraction of ore and nonmetallic materials with the use of various types of explosives. The methods. They are based on a heuristic evaluation of the impact of priority man-made factors of the technologies used according to the 4-point scale (0, 1, 2, 3), and then – of the complex level of their environmental hazard – according to the total 15-point scale, evenly divided into three qual-itative levels. Findings. The identification of types and sources of environmental hazard for natural environments (atmosphere, hydrosphere, lithosphere, soils and biota) was performed when using emulsion and TNT-containing explosives during drilling and blasting operations in quarries. The intensity, perio-dicity and consequences of various accompanying man-made factors were taken as the criteria of influence of dangerous impact of technological processes on the condition of the above natural en-vironments. It was found that the integrated level of the environmental hazard of man-made impacts of drilling and blasting operations using emulsion explosives was 2.33, in other words, it was “low”. When using TNT-containing explosives it was 5.00, i.e. appeared on the boundary of the first and the second ranges, where the “low” hazard level changes to “moderate”. This is an evi-dence of a higher (more than 2 times) environmental efficiency of using emulsion explosives com-pared to the use of TNT-containing explosives. The originality. The system of identification and management of environmental and technology-related risks under conditions of extraction of ore and nonmetallic materials in quarries by the drill and blast method was proposed, whereupon an integrated assessment of the level of environmental hazard of mining enterprises is proposed to be defined as a sum of average grade points (for each of the man-made factors) according to quantitative-qualitative scale. Practical implications. The developed methods allow determining with a sufficient degree of reli-ability the level of environmental hazard of existing technologies of drilling and blasting operations and substantiating expediency of change-over to emulsion explosive materials

ОЦІНКА ЕНЕРГОЕКОЛОГІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕХНОЛОГІЙ З РЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЗАХИСТУ АТМОСФЕРИ ВІД ВИКИДІВ В СИСТЕМІ «КОТЕЛЬНЯ – СПОЖИВАЧІ ТЕПЛА – ДОВКІЛЛЯ

Introduction. City boiler-houses significantly pollute the city's atmosphere with environmentally hazardous substances emitted into the atmosphere along with flue gases. In each district of the city, for example, with a population of one million, there are from 4 to 8 centralized boilers and several smaller boilers. Boiler emissions are caused not only by the type of fuel but also by the conditions of its combustion and the availability of technologies or means of capturing certain kinds of pollutants. Moreover, with the gradual seasonal cooling, fuel consumption increases, heat losses in residential and office buildings increase, which leads to an increase in fuel consumption. Accordingly, emissions of pollutants into the atmosphere are increasing, which reduces the level of environmental safety of several neighbourhoods and the city as a whole.Aim and methods. The purpose of the work is to evaluate the energy and environmental efficiency of the introduction of resource-saving technologies in the system "boiler-house - heat consumers - environment", aimed at both resource conservation and reduction of pollutant emissions into the atmosphere based on a scientific generalization of methods boilers, as well as experimental determination of the amount of heat generated in certain parts of the specified system, in particular with the introduction of insulation technology.Results and discussion. A method for assessing the energy and environmental efficiency of technologies for resource conservation and protection of emissions from emissions in the system "boiler-house - heat consumers - environment" by the intensity of daily fuel consumption by boilers, as well as the level of conservation of heat produced by consumers. The energy-ecological index proposed by the authors is used, which simultaneously characterizes the multiplicity of the excess of current fuel consumption and the corresponding current emissions of pollutants by the boiler house relative to their calculated values calculated at the beginning of the heating season. The obtained results allow determining the resource-saving and ecological effect, in particular, from the introduction of the technology of insulation of the walls of houses in the link "heat consumers". To do this, you need to determine readout index values before and after the introduction of technology. The level of reduction of this index and related energy and environmental indicators will characterize the effectiveness of the introduced technology. In particular, the article showed that after full-scale insulation of the outer walls of urban buildings with layers of foam 5-10 cm thick, the value of the energy-ecological index will decrease by an average of 2%. Accordingly, fuel consumption by boilers and emissions of nitrogen oxides, carbon oxides and other pollutants by boilers will reduce.Conclusions. The method of estimation of energy-ecological efficiency of introduction of technologies on resource-saving and protection of the atmosphere from emissions in the system "boiler-house - heat consumers - environment" based on the generalization of methods of operative calculation of emissions of pollutants based on the use of energy-ecological efficiency of introduction of technology of preservation of heat produced by the boiler-house due to warming of external walls of buildings, with the following definition of degree of decrease in the energy-ecological index and corresponding indicators of fuel consumption and pollutant emissions by boiler-houses.Вступ. Міські котельні суттєво забруднюють атмосферу міста екологічно небезпечними речовинами, що викидаються в атмосферу разом з димовими газами. У кожному районі міста, наприклад з мільйонним населен-ням, налічується від 4 до 8 централізованих котелень та цілий ряд котелень меншої потужності. Викиди котелень обумовлені не тільки видом палива, але й умовами його спалювання та наявністю технологій чи засобів вловлювання забруднювачів певного типу. Причому з поступовим сезонним похолоданням підвищується споживання палива, зростають втрати тепла в житлових і адміністративних будівлях, що веде до певного підвищення споживання палива. Відповідно зростають викиди забруднюючих речовин в атмосферу, що знижує рівень екологічної безпеки певних мікрорайонів та міста в цілому.Мета та методи. Мета роботи – оцінювання енергоекологічної ефективності впровадження ресурсоз-берігаючих технологій в системі «котельня – споживачі тепла – довкілля», спрямованих як на ресурсозбереження, так і на зниження викидів забруднюючих речовин в атмосферу на основі наукового узагальнення методів оперативного розрахункового оцінювання викидів забруднюючих речовин за інтенсивністю добових вит-рат палива котлоагрегатами, а також експериментальне визначення обсягів збереження виробленого тепла в певних ланках указаної системи, зокрема завдяки впровадженню технології утеплення будинків.Результати та обговорення. Запропоновано методику оцінювання енергоекологічної ефективності впро-вадження технологій з ресурсозбереження та захисту атмосфери від викидів в системі «котельня – споживачі тепла – довкілля» за інтенсивністю добових витрат палива котлоагрегатами, а також за рівнем збереження споживачами виробленого тепла. При цьому використано запропонований авторами енергоекологічний індекс, який одночасно характеризує кратність перевищення поточних витрат палива та відповідних поточних викидів забруднюючих речовин котельнею відносно їх відлікових значень, отриманих на початку опалювального сезону. Отримані результати дозволяють визначити ресурсозберігаючий і екологічний ефект, зокрема від впровадження технології утеплення стін будинків у ланці «споживачі тепла». Для цього потрібно визначити відлікове значення енергоеклогічного індексу до і після впровадження технології. Рівень зниження вказаного індексу та пов’язаних з ним енергоекологічних показників й характеризуватиме ефективність запровадженої технології. Зокрема показано, що після повномасштабного утеплення зовнішніх стін міських будинків шарами пінопласту товщиною 5-10 см значення енергоекологічного індексу знизиться в середньому на 2%. відповідно знизиться і споживання палива котлоагрегатами та викиди оксидів азоту, оксидів вуглецю та інших забруднювачів котельнями. Висновки. Запропоновано та апробовано методику оцінювання енергоекологічної ефективності впровадження технологій з ресурсозбереження та захисту атмосфери від викидів в системі «котельня – споживачі тепла – довкілля» на основі узагальнення запропонованих авторами методів оперативного розрахункового визначення викидів забруднюючих речовин, що базуються на використанні запропонованого авторами енергоекологічного індексу, та визначення енергоекологічної ефективності впровадження технології збереження виробленого котельнею тепла шляхом утеплення зовнішніх стін будинків, з наступним визначенням ступеня зниження енергоекологічного індексу і відповідних показників споживання палива та викидів забруднюючих речовин котельнями

Determination of granulometric composition of technogenic raw materials for producing composite fuel

To determine the granulometric composition of technogenic raw materials for agglomeration by the adhesive-chemical method. This approach allows for determining the optimal particle size distribution for obtaining the prepared agglomerated fuel, which has the form of cylindrical rods with a diameter of 30 mm and a length of 50–200 mm. The granulometric composition of technogenic raw materials was determined using sieve and sedimentation analyses. 38 representative samples of carbon-containing raw materials were subjected to the investigation. The sieve analysis results of representative samples of coal sludge and culms are presented; their graphical characteristics is given. Sieve analysis of the granulometric composition of samples of carbon-containing raw materials and sedimentation analysis of solid fuel samples with a fraction of fewer than 50 microns is carried out. It has been established that all samples with sizes of more than 5–6 mm should be subjected to further grinding.Ukraine’s energy sector needs commercial coal from 19 to 21 million tons annually. At the same time, in 2020, coal production amounted to 28.82 million tons. This is less than in 2019 by 2,406.3 thousand tons or 7.7 %. The production of thermal coal decreased by 3,057.8 thousand tons or 12.3 %. Natural gas also produced less than 501.2 million m3 (or 2.4 %) compared to 2019 and amounted to a total of 20,233.9 million m3 [1]. Tens of billions of hryvnias are spent annually on coal imports. Because of the above mentioned, one of the promising ways in the context of sustainable development of Ukraine is to ensure energy independence [2, 3], which will certainly contribute to the development of innovative energy-saving systems [4]

Influence factors systemization on mining equipment selection at the mancaused deposits development

Стаття присвячена систематизації факторів впливу на вибір гірничовидобувного обладнання при розробці техногенних родовищ. Подано статистичні данні про площі і обсяги потенційних техногенних утворень, придатних для залучення у розробку у якості техногенних родовищ. Наведено найбільш поширене гірничовидобувне обладнання циклічної та поточної дії, придатне для розробки корисних компонентів техногенних родовищ. Запропоновано виділити чотири групи факторів, які впливають на вибір гірничотранспортного обладнання при розробці техногенних родовищ. Розроблено рекомендації щодо доцільності використання певних видів гірничовидобувного устаткування в залежності від походження матеріалів, способу формування, геометрії та фізико-механічних властивостей порід техногенного родовища.Статья посвящена систематизации факторов влияния на выбор горнодобывающего оборудования при разработке техногенных месторождений. Приведены статистические данные о площадях и объемах потенциальных техногенных образований, пригодных для вовлечения в разработку в качестве техногенных месторождений. Выполнен анализ наиболее распростра-ненного горнодобывающего оборудования циклического и непрерывного действия, которое применяется для разработки полезных компонентов техногенных месторождений. Предложено выделить четыре группы факторов, влияющих на выбор горнотранспортного оборудования при разработке техногенных месторождений. Разработаны рекомендации по целесообразности использования определенного горнодобывающего оборудования в зависимости от происхождения материалов, способа формирования, геометрии и физико-механических свойств пород техногенного месторождения.The aim of the researches is to establish the factors that influence on the choice of mining equipment for the development of man-caused deposits, depending on their parameters and rocks physical and mechanical properties

ОценкА экологическоЙ эффектИвностИ открытоЙ разработкИ нерудныХ месторождениЙ полезныХ ископаемыХ

Объектом исследования является экологическая безопасность функционирования горных предприятий. Одним из самых проблемных мест являются значительные различия горно-геологических условий и геометрических параметров карьеров, тип и техническое состояние горно-транспортного оборудования, применяемого на горных предприятиях, а также потребность доработки запасов в условиях уменьшенной санитарно-защитной зоны. Изменения процедуры оценки воздействия на окружающую среду планируемой деятельности горными предприятиями должны предусматривать разработку и внедрение дополнительных технологических решений, которые будут способствовать уменьшению загрязнения прилегающих территорий. Поэтому возникает необходимость в разработке унифицированных подходов, использование которых позволит анализировать технологические процессы горных предприятий и выявлять более опасные с экологической точки зрения, на которых образуются значительные объемы выбросов загрязняющих веществ.В ходе исследования проанализированы три типовые технологические схемы разработки месторождений скальных строительных материалов, отличающихся производительностью производства и объемами выбросов загрязняющих веществ на прилегающие территории. Установлено, что использование ленточных конвейеров позволяет уменьшить зону влияния предприятия на экологическое состояние прилегающих территорий и минимизировать экологические риски функционирования горных предприятий.Для локализации выбросов загрязняющих веществ на территории горного предприятия обоснованно схемы размещения мобильных и передвижных дробильно-сортировочных установок в карьере непосредственно в забоях или на рабочих площадках. Это позволит уменьшить уровни загрязнения окружающей среды и повысить комфортность проживания населения на территории горнопромышленных регионов.Благодаря применению современных методов исследования, методов картографического моделирования, научного прогнозирования и использованию компьютерных программ разработаны оптимальные экологобезопасные технологии разработки месторождений. Их применение позволит уменьшить объемы выбросов загрязняющих веществ за пределы санитарно-защитной зоны и улучшить экологический имидж горного предприятия. Такие подходы будут способствовать удачному прохождению экологического аудита горных предприятий, получению международных экологических сертификатов и освоению новых рынков сбыта продукции

Evaluation of Energy Ecological Efficiency of Technologies for Resource Saving and Protection of the Atmosphere From Emissions in the «Boiler-house – Heat Consumers – Environmental» System

Introduction. City boiler-houses significantly pollute the city's atmosphere with environmentally hazardous substances emitted into the atmosphere along with flue gases. In each district of the city, for example, with a population of one million, there are from 4 to 8 centralized boilers and several smaller boilers. Boiler emissions are caused not only by the type of fuel but also by the conditions of its combustion and the availability of technologies or means of capturing certain kinds of pollutants. Moreover, with the gradual seasonal cooling, fuel consumption increases, heat losses in residential and office buildings increase, which leads to an increase in fuel consumption. Accordingly, emissions of pollutants into the atmosphere are increasing, which reduces the level of environmental safety of several neighbourhoods and the city as a whole.Aim and methods. The purpose of the work is to evaluate the energy and environmental efficiency of the introduction of resource-saving technologies in the system "boiler-house - heat consumers - environment", aimed at both resource conservation and reduction of pollutant emissions into the atmosphere based on a scientific generalization of methods boilers, as well as experimental determination of the amount of heat generated in certain parts of the specified system, in particular with the introduction of insulation technology.Results and discussion. A method for assessing the energy and environmental efficiency of technologies for resource conservation and protection of emissions from emissions in the system "boiler-house - heat consumers - environment" by the intensity of daily fuel consumption by boilers, as well as the level of conservation of heat produced by consumers. The energy-ecological index proposed by the authors is used, which simultaneously characterizes the multiplicity of the excess of current fuel consumption and the corresponding current emissions of pollutants by the boiler house relative to their calculated values calculated at the beginning of the heating season. The obtained results allow determining the resource-saving and ecological effect, in particular, from the introduction of the technology of insulation of the walls of houses in the link "heat consumers". To do this, you need to determine readout index values before and after the introduction of technology. The level of reduction of this index and related energy and environmental indicators will characterize the effectiveness of the introduced technology. In particular, the article showed that after full-scale insulation of the outer walls of urban buildings with layers of foam 5-10 cm thick, the value of the energy-ecological index will decrease by an average of 2%. Accordingly, fuel consumption by boilers and emissions of nitrogen oxides, carbon oxides and other pollutants by boilers will reduce.Conclusions. The method of estimation of energy-ecological efficiency of introduction of technologies on resource-saving and protection of the atmosphere from emissions in the system "boiler-house - heat consumers - environment" based on the generalization of methods of operative calculation of emissions of pollutants based on the use of energy-ecological efficiency of introduction of technology of preservation of heat produced by the boiler-house due to warming of external walls of buildings, with the following definition of degree of decrease in the energy-ecological index and corresponding indicators of fuel consumption and pollutant emissions by boiler-houses

Development of Methodological Approaches to Environmental Evaluation of the Influence of Man-made Massifs on the Environmental Objects

Man-made wastes generated as a result of development of mineral deposits negatively affect the components of the environment and the health of the population, therefore the object of research is environmental safety of the functioning of mining enterprises.To analyze the impact of man-made massifs on the environment, the Leopold matrix is used, which is formed for a typical bulk man-made massifs (rock dump and sludge depository) at various stages of their life cycle. For the complex multifactorial evaluation of the consequences of the influence of rock dumps and sludge depositories on the components of the environment, Harrington's logistic function is used.Environmental consequences of waste disposal of mining enterprises in rock dumps are investigated. The most dangerous types of impact on the components of the environment during the operation of rock dumps are geomechanical changes in the relief, pollution of aquifers and the atmosphere. The total impact on environmental objects during the exploitation of man-made massifs in the form of rock dumps is estimated at 115 points, and after completion of their operation, significantly less - in 66 points.An evaluation of environmental condition of the areas adjacent to the sludge depositories of waste from mining and processing of minerals is made. The greatest danger to the components of the environment during the operation of sludge depositories is the contamination of aquifers and anthropogenic eutrophication of surface water bodies. The total impact on environmental objects during operation of slurry storage is estimated at 107 points, and after their operation – 98 points.A methodological approach to the environmental evaluation of mining sites is developed, which includes the following stages:– collection, processing and systematization of information on volumes and component composition of waste;– compilation of checklists of environmental consequences of waste disposal at various stages of the life cycle of man-made massifs;– environmental evaluation of danger levels of man-made massifs;– identification of environmental components that are most affected by waste sites;– development of environmental decisions and effectiveness evaluation of their implementation.The implementation of the proposed methodology will make it possible to comprehensively evaluate the environmental risks of certain technological links of mining enterprises, and develop ways to minimize them. This will reduce the levels of environmental pollution and increase the comfort of living in the mining regions

Justification of Dump Parameters in Conditions of High Water Saturation of Soils

The object of research is the stability parameters of the massif of a single-tier dump of soft overburden rocks with a flooded slope when it is formed by a dragline excavator. One of the most problematic areas is determining the safe distance of the dragline excavator from the upper edge of the slope in the conditions of the formation of a single-tier dump of soft overburden rocks, flooded with water.The calculation of the width of the prism of possible shift was carried out using the Rocscience Slide software, which, taking into account the parameters of the slope and the physical and mechanical properties of the rock mass, automatically restores a number of curved sliding surfaces for individual safety factors. The obtained data were processed using the Microsoft Excel software, thanks to which, by the least squares method, graphs of the functions of the possible shift prism width from the height of the tier of a dump of soft overburden rocks and the level of its flooding were constructed.For the conditions of the formation of a single-tier dump of soft rocks of overburden with a height of 40–100 m and a flooding level of 0–30 m, the width of the prism of a possible shift was calculated for sliding surfaces with a safety factor of 1 and 1.2. These values are, respectively, 0–85.9 m and 0–122.6 m within the established calculation limits and depending on the method of constructing curved surfaces. The distance between the points of intersection of the horizontal surface of the tier with curved sliding surfaces with a safety factor of 1 and 1.2 is 16–52.5 m. The dependences of the width of the prism of possible shift (a) on the height of the tier of a dump of soft overburden rocks (Ho) and its level flooding (Hw), taking into account the physical and mechanical properties of the dumped mountain range, including saturated with water. The minimum deviation from the initial value of the coordinates of the points is achieved when setting the second-degree polynomial as the trend line for the function a=f(Hw), and for a=f (Hо) – a straight line.The obtained data for calculating the parameters of the possible shift prism suggest the possibility of forming a single-tier dump of soft overburden rocks with a height of 40–60 m with unloading of rock mass into the worked-out space and 70–100 m with loading the unstable part of the slope with an EK-11/70 excavator-dragline (Novokramatorsk Machine-Building plant, Ukraine)